کوچکسازی تجهیز انتقال گاز احتراق با استفاده از عملگر پیزوالکتریک دورانی با ‌موج‌رونده‌‌ با رویکرد بهبود ایمنی و مشخصه های عملکردی

در مقاله‌ی حاضر با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصر به فرد عملگرهای پیزوالکتریک همچون قابلیت کوچک‌سازی، خودقفلی، قابلیت کار در شرایط سخت، ایمنی بالا و غیره، استفاده از آن به عنوان عملگر در تجهیز انتقال گاز احتراق پیشنهاد شده است. بدین منظور عملگر پیزوالکتریک دورانی انتخاب شده و دریچه انتقال گاز در آن تعبیه گردیده است. در بخش شبیه‌سازی، عملگر به کمک المان محدود تحلیل شده و سپس تحت تحلیل حساسیت فرکانسی قرارگرفته و در نهایت یک نمونه از آن ساخته شده است. در بخش تجربی پارامترهای نمونه ساخته شده ارزیابی گردیده و با نتایج حل عددی مقایسه و صحت‌سنجی شده است. در بخش نتایج با انجام تست عملکردی و اندازه‌گیری مشخصه‌های خروجی سرعت و گشتاور، کارایی عملگر پیزوالکتریک به عنوان یک عملگر مجزا اثبات گردیده است. سپس با مقایسه پارامترهای هندسی نشان داده شده است که عملگر توانسته کاهش 28% در ابعاد قطری، کاهش 57% در حجم کلی و کاهش 50% در وزن را تامین نماید. در انتها با انجام تست‌های محیطی نشان داده شده است که عملگر می‌تواند در شرایط محیطی سخت ناشی از ارتعاشات و تغییرات دمایی از تغییر در وضعیت دریچه انتقال گاز ممانعت به عمل آورده و ضریب ایمنی بالایی را تامین نماید.

miniaturization of combustion gas transmission equipment using traveling wave rotary piezoelectric actuator with the approach of improving safety and functional characteristics

the space and weight limitation in air systems has always created the need to improve characteristics such as dimensions, weight, accuracy, and safety in the equipment used in these systems. this research uses the advantages of piezoelectric actuators, such as miniaturization, self-locking, working in harsh conditions, high safety, etc., to propose their use as actuators in combustion gas transmission equipment. a traveling-wave rotary piezoelectric actuator was selected, and a gas valve was installed in it. in the numerical section, the actuator was analyzed by the finite element, and frequency sensitivity analysis was performed. then a prototype is made in the optimal state. in the experimental section, the prototype parameters were evaluated and validated with the numerical results. in the results section, the efficiency of the piezoelectric actuator as a separate actuator was proven by measuring the output speed and torque. by comparing the geometrical parameters, it was shown that the combustion gas transmission was able to reduce 28%, 57%, and 50% in diameter, volume, and weight, respectively. by conducting environmental tests, it was found that this equipment can prevent changes in the gas valve status in harsh environmental conditions caused by vibrations and temperature changes and provide a high safety factor.